專利名稱：一種光信號的傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)，尤其涉及一種光信號的傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
在光信號的傳輸領(lǐng)域中，全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)是在光域上實現(xiàn)信息由一個波長向另 一個波長或者多個波長的轉(zhuǎn)換。常用的全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)主要包括交叉增益調(diào)制(XGM， Cross-gain modulation)，交叉相位調(diào)制(XPM，Cross-phasemodulation)，非線性光學環(huán) 形腔(N0LM，Nonlinear optical loop mirror)，激光器增益飽和效應，四波混頻(FWM， Four-wave mixing)，二階非線性效應等。在這些方案中，基于周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰(PPLN， Periodically Poled LiNbO3Waveguide)光波導二階非線性效應的波長轉(zhuǎn)換技術(shù)以其獨到 的優(yōu)勢，如響應速度快，嚴格意義上的對信號光速率和調(diào)制形式完全透明，獨特的多波長同 時轉(zhuǎn)換能力，轉(zhuǎn)換過程噪聲指數(shù)極低等，近年來受到越來越多國內(nèi)外研究者的重視。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)一提供的光信號的傳輸裝置的示意圖。信號光經(jīng)過第一光耦 合器4進入裝置內(nèi)，經(jīng)放大器3放大后通過偏振控制器5對其偏振態(tài)調(diào)整，然后進入PPLN 光波導1中。光隔離器6保證光在環(huán)形腔中沿順時針方向單向傳輸，第二耦合器7對光束 進行耦合。泵浦光由包含PPLN光波導的環(huán)形腔激光器產(chǎn)生。由衰減器8和濾波器9組成 的波長選擇器2決定泵浦光的波長。激射產(chǎn)生的泵浦光在PPLN中實現(xiàn)和頻效應，生成和頻 光。和頻光與信號光再發(fā)生差頻效應，生成轉(zhuǎn)換閑頻光?，F(xiàn)有技術(shù)一存在以下缺陷該裝置中的PPLN光波導是采用退火質(zhì)子交換法制得 的，只允許傳輸TM模式，所有的光必須經(jīng)過偏振控制器轉(zhuǎn)換為TM模式，輸入信號光損失掉 TE模式。因此，輸出的轉(zhuǎn)換閑頻光與輸入信號光偏振相關(guān)，系統(tǒng)的性能較低，轉(zhuǎn)換效率不高。圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)二提供的光信號的傳輸裝置的示意圖。此裝置中的光波導2 在前端面鍍上一層對0. 77 μ m波段高反射、對1. 55 μ m波段高透射的薄膜，后端面鍍上一層 對0. 77 μ m和1. 55 μ m都高透射的薄膜。信號光通過環(huán)行器1輸入進PPLN光波導2中，泵 浦光以TM模式反向泵浦，信號光正交分解為TM模式和TE模式，正向傳輸過程中，信號光的 TM模式和被前端面反射的泵浦光TM模式滿足差頻的準相位匹配條件，差頻產(chǎn)生TM模式的 波長轉(zhuǎn)換閑頻光。信號光、泵浦光和轉(zhuǎn)換閑頻光經(jīng)過透鏡3輸出，經(jīng)過四分之一波片4，只對 1. 55 μ m波段的光起作用，再經(jīng)過反射鏡5，此反射鏡對0. 77 μ m波段高透射、對1. 55 μ m波 段高反射，所以位于1. 55 μ m波段的信號光和轉(zhuǎn)換閑頻光兩次通過四分之一波片4，發(fā)生偏 振態(tài)的90°的旋轉(zhuǎn)，信號光的TM模式轉(zhuǎn)換為TE模式，TE模式轉(zhuǎn)換為TM模式。正向傳輸時 產(chǎn)生的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光轉(zhuǎn)換為TE模式，而在反向傳輸時，信號光的TM模式(原來是TE 模式)和反向泵浦的泵浦光TM模式滿足準相位匹配條件，差頻產(chǎn)生TM模式的波長轉(zhuǎn)換閑 頻光，同時擁有TM模式和TE模式的轉(zhuǎn)換閑頻光通過環(huán)行器輸出，實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換功能?，F(xiàn)有技術(shù)二存在以下缺陷裝置中采用的是透鏡、波片和反射鏡一系列的光學器 件，空間光路的構(gòu)建上比較困難，系統(tǒng)穩(wěn)定性受外界環(huán)境的影響較大，實用性不強；裝置需 要外加泵浦光源的注入，增加了成本；裝置中采用的是液相外延法制備的PPLN光波導，雖然可以同時傳輸TE，TM模式，但是液相外延法制備的光波導尺寸不大，轉(zhuǎn)換效率受到一定 的限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實施例提出一種光信號的傳輸方法及裝置， 用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的光路構(gòu)建困難、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、轉(zhuǎn)換效率不高的問題。一方面，本發(fā)明實施例提供一種光信號的傳輸方法，所述方法包括將激射產(chǎn)生的泵浦光與接收的信號光進行正向復用生成正向復用光，對所述的正 向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束；將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束分解成泵浦光、TE 模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光轉(zhuǎn)換 為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行反向復用生成反向復用 光，對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻 光的反向光束；將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束分解成泵浦光、TE 模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。另一方面，本發(fā)明實施例還提供一種光信號的傳輸裝置，所述裝置包括第一復用解復用單元，用于將激射產(chǎn)生的泵浦光與接收的信號光進行正向復用生 成正向復用光；匹配單元，用于對所述的正向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻 光和TE模式信號光的正向光束；第二復用解復用單元，用于將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的 正向光束分解成泵浦光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；旋光單元，用于將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式 轉(zhuǎn)換閑頻光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；第二復用解復用單元，還用于將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光 進行反向復用生成反向復用光；所述匹配單元，進一步用于對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模 式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束；第一復用解復用單元，還用于將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑 頻光的反向光束分解成泵浦光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。本發(fā)明實施例的有益效果在于，通過旋光實現(xiàn)了光的TE模式和TM模式自動同步； 具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)一提供的光信號的傳輸裝置的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)二提供的光信號的傳輸裝置的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的光信號的傳輸方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實施例一提供的基于差頻二階非線性效應的泵浦光與光信號進行 準相位匹配的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例一提供的基于級聯(lián)倍頻和差頻的二階非線性作用的泵浦光 與光信號進行準相位匹配的示意圖；圖6為本發(fā)明實施例一提供的基于級聯(lián)和頻與差頻二階級聯(lián)非線性效應的泵浦 光與光信號進行準相位匹配的示意圖；圖7為本發(fā)明實施例一提供的光信號的傳輸方法的流程圖；圖8為本發(fā)明實施例二提供的光信號的傳輸裝置的示意圖；圖9為本發(fā)明實施例二提供的直接鍵合PPLN光波導；圖10為本發(fā)明實施例三提供的光信號的傳輸裝置的示意圖；圖11為本發(fā)明實施例四提供的光信號的傳輸裝置的示意圖；圖12為本發(fā)明實施例四提供的光信號的傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明實施例四提供的第一復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明實施例四提供的第二復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明實施例四提供的單波長選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明實施例五提供的第一復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明實施例五提供的第二復用解復用器的的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明實施例五提供的雙波長選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一本發(fā)明實施例提供一種光信號的傳輸方法，以下結(jié)合附圖對本實施例進行詳細說 明。圖3所示為本發(fā)明實施例提供的光信號的傳輸方法的流程圖。所述方法包括S301 將接收的信號光與激射產(chǎn)生的泵浦光進行正向復用生成正向復用光，對所 述的正向(逆時針)復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號 光的正向光束；在本實施例中，泵浦光是在滿足激射產(chǎn)生泵浦光的諧振條件時產(chǎn)生。在本實施例中，在步驟S301之前還包括調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式輸出。在本實施例中，所述將激射產(chǎn)生的泵浦光與外部接收的信號光進行準相位匹配是指沿泵浦光傳播方向，周期性地對信號光進行調(diào)制；準相位匹配技術(shù)使得相互作用光波 因傳播常數(shù)不同引起的波矢失配得到周期性的校正和補償，從而使得非線性效應產(chǎn)生的新 光場能夠有效疊加不斷增強，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束。圖 4 為基于差頻(DFG，Difference frequency generation) 二階非線性效應的 泵浦光與光信號進行準相位匹配的示意圖。其中，泵浦光和信號光同時輸入進PPLN光波 導中，泵浦光和信號光滿足準相位匹配條件(Quasi-phaseMatchJPM)，在PPLN光波導中發(fā) 生基于差頻非線性相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換閑頻光，在Qi = ωρ-ω3的通常情況下泵浦光位于 0. 77 μ m波段，信號光和轉(zhuǎn)換閑頻光位于1. 55 μ m波段。根據(jù)能量守恒原理，泵浦光，信號光 和轉(zhuǎn)換閑頻光的波長滿足以下關(guān)系DFGJ/Aj = 1/λρ-1/λ3θ其中，Xi為轉(zhuǎn)換閑頻光波長，入5為泵浦光波長，λ 3為信號光波長；ω為頻率坐 標軸，(Oi為轉(zhuǎn)換閑頻光的頻率，ωρ為泵浦光的頻率，為信號光的頻率。圖5為基于級聯(lián)倍頻和差頻(cascaded harmonic and difference-frequencygeneration, SHG+DFG))的二階非線性作用的泵浦光與光信號進行 準相位匹配的示意圖。其中，泵浦光和信號光兩波同時輸入進PPLN光波導中，泵浦光位于 級聯(lián)倍頻的QPM波長處，發(fā)生級聯(lián)倍頻效應產(chǎn)生倍頻光，coSH = 2ωρ倍頻光與信號光發(fā)生 Dre相互作用生成轉(zhuǎn)換閑頻光，在(Oi = (Osh-COsW通常情況下，信號光，泵浦光和轉(zhuǎn)換閑頻 光位于1. 5 μ m波段，倍頻光位于0. 77 μ m波段。根據(jù)能量守恒原理，泵浦，信號光，倍頻光， 轉(zhuǎn)換閑頻光的波長滿足以下關(guān)系SHG :1/λ5Η = 2/λρ ；DFG :1/λ j = 1/ λ SH_1/ λ s。其中，Xsh為倍頻光波長，λ 5為泵浦光波長，λ 3為信號光波長，Xi為轉(zhuǎn)換閑頻光 波長；ω為頻率坐標軸，《SH為倍頻光的頻率，ωρ為泵浦光的頻率，為信號光的頻率， QiS轉(zhuǎn)換閑頻光的頻率。圖6為基于級聯(lián)和頻與差頻(cascaded sum and difference-frequencygeneration, SFG+DFG) 二階級聯(lián)非線性效應的泵浦光與光信號進行 準相位匹配的示意圖。其中，第一泵浦光，第二泵浦光，信號光三束光同時輸入進PPLN光波 導中，第一泵浦光和第二個泵浦光滿足和頻(sre)過程的準相位匹配條件，發(fā)生和頻反應， 產(chǎn)生和頻光《SF= ωρ1-ωρ2，與此同時，信號光與和頻光發(fā)生差頻相互作用得到轉(zhuǎn)換閑頻光 Coi= COsf-COs0通常情況下，第一泵浦光、第二泵浦光、信號光和轉(zhuǎn)換閑頻光位于1.55μπι 波段處，和頻光位于0. 77 μ m波段處。根據(jù)能量守恒原理，信號光、第一泵浦光、第二泵浦光 和頻光以及轉(zhuǎn)換閑頻光的波長滿足以下關(guān)系式SFG 1/ λ SF = 1/ λ ρ1+1/ λ ρ2 ；Dre=IZXi = IZXsH-IZXs;SFG+DFG :1/λ j = 1/λ ρ1+1/ λ ρ2-1/ λ s。其中，λ ρ1為第一泵浦光的波長，λ p2為第二個泵浦光的波長，Xs為信號光的波 長，λ SF為和頻光的波長，λ i為轉(zhuǎn)換閑頻光的波長；ω為頻率坐標軸，ωρ1為第一泵浦光的 頻率，ωρ2為第二個泵浦光的頻率，為信號光的頻率，coSF為和頻光的頻率，Oi為轉(zhuǎn)換閑 頻光的頻率。
以上圖4至圖6所列舉的準相位匹配方法只是舉例說明，本實施例并不以此作為 限制。S302:將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束分解成泵浦 光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；在本實施例中，在步驟S302之后還包括對所述的分解成泵浦光、TE模式信號光 和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中的泵浦光進行波長選擇，所述波長用于傳輸所述接收到的信號光。在本實施例中，選擇泵浦光的波長之后還包括將所述的分解成泵浦光、TE模式 信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中的泵浦光進行增益放大。由于對泵浦光進行放大增益能夠 抵消泵浦光的消耗，從而保證有足量泵浦光進行傳輸。S303 將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻 光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；在本實施例中，步驟S303中對光的模式進行轉(zhuǎn)換是通過旋光來實現(xiàn)的。S304 將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行反向(順時針)復 用生成反向復用光，對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和 TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束；S305 將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束分解成泵浦 光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。圖7所示為本發(fā)明另一實施例提供的光信號的傳輸方法的流程圖。在本實施例 中，如圖7所示，所述方法還包括S306 對分解出的TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行過濾。在本實施例中，由于信號光在實際應用中并不能夠完全利用，致使分解出的TE模 式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中還殘留有少量信號光，所以，此處的過濾是將殘留的 少量信號光過濾掉，得到TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。本發(fā)明實施例的有益效果在于，通過旋光實現(xiàn)了光的TE模式和TM模式自動同步； 無需昂貴的外腔激光器提供泵浦光；具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。實施例二本發(fā)明實施例還提供一種光信號的傳輸裝置，以下結(jié)合附圖對本實施例進行詳細 說明。圖8所示為本發(fā)明實施例的光信號的傳輸裝置的示意圖，所述裝置包括第一復 用解復用單元801，匹配單元802，第二復用解復用單元803，旋光單元804，其中第一復用解復用單元801用于將接收的信號光與激射產(chǎn)生的泵浦光進行正向復 用生成正向復用光，并將所述正向復用光傳輸至匹配單元802。在本實施例中，泵浦光是在滿足激射產(chǎn)生泵浦光的諧振條件時激射產(chǎn)生。在本實施例中，所述第一復用解復用單元801可為復用解復用器，所述復用解復 用器包括3個端口，其中，第一端口用于接收從光環(huán)形器輸入的信號光；第二端口用于接收 激射產(chǎn)生的泵浦光；第三端口用于將根據(jù)所述信號光和泵浦光生成的正向復用光傳輸至匹 配單元802。匹配單元802用于對所述的正向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑 頻光和TE模式信號光的正向光束，并將所述正向光束傳輸至第二復用解復用單元803。
在本實施例中，所述匹配單元802可以為PPLN光波導。所述PPLN光波導可以采用 直接鍵和技術(shù)制備。采用直接鍵和技術(shù)制備得到的PPLN光波導對光場有很強的限制作用， 并且采用直接鍵和技術(shù)制備得到的PPLN光波導同時支持TM、TE模式的光傳輸。圖9為本 發(fā)明實施例二提供的直接鍵合PPLN光波導，其中，圖9中的“0”為坐標原點，“X”，“y”，“z” 為坐標軸，此光波導的襯底為鈮酸鋰晶片，波導層為Z切周期極化的摻鋅鈮酸鋰晶片，襯底 和波導層通過直接鍵合工藝制作。再通過鉆石劃片將其切割為脊形波導結(jié)構(gòu)。實際上在本 發(fā)明實例中使用其他能夠同時傳輸TE和TM模式的光波導也可以解決偏振相關(guān)的問題，但 是由于PPLN光波導既可傳輸TM模式，又可傳輸TE模式，而且對信號光和泵浦光的限制作 用很好，可以使光集中在波導里傳輸，有利于提高轉(zhuǎn)換效率，所以優(yōu)先考慮使用PPLN光波 導。信號光和泵浦光在PPLN光波導中發(fā)生差頻反應，為了實現(xiàn)有效的波長轉(zhuǎn)換，這就要求 PPLN光波導的極化周期Λ必須同時滿足差頻過程中的準相位匹配條件。第二復用解復用單元803用于接收從匹配單元802傳輸?shù)陌琓M模式轉(zhuǎn)換閑頻 光和TE模式信號光的正向光束，并將所述正向光束分解成泵浦光、TE模式信號光和TM模 式轉(zhuǎn)換閑頻光傳輸至旋光單元804。在本實施例中，所述第二復用解復用單元803可為復用解復用器，所述復用解復 用器包括3個端口，其中，第一端口用于接收匹配單元802輸入的所述包含TM模式轉(zhuǎn)換閑 頻光和TE模式信號光的正向光束，并將所述正向光束進行解復用，分解成泵浦光、TE模式 信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；第二端口用于輸出所述泵浦光；第三端口用于輸出所述TM 模式的轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光。旋光單元804用于接收從第二復用解復用單元803傳輸?shù)腡E模式信號光和TM模 式轉(zhuǎn)換閑頻光，并將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑 頻光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光。在本實施例中，所述旋光單元804為法拉第旋光單元，例如法拉第旋光鏡。所述 旋光單元804接收從第二復用解復用單元803的第三端口輸出TM模式的轉(zhuǎn)換閑頻光和TE 模式信號光，將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光 轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光。所述的旋光單元804將TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光從第二復用解復用單 元803的第三端口傳入所述的第二復用解復用單元802。所述的第二復用解復用單元802還用于將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式 轉(zhuǎn)換閑頻光進行反向復用生成反向復用光，并將所述的反向復用光從第二復用解復用單元 803的第一端口輸出傳送到所述的匹配單元802。匹配單元802進一步用于進行對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM 模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束，然后將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光 和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束傳輸?shù)剿龅牡谝粡陀媒鈴陀脝卧?01的第三端口進行
解復用。所述的第一復用解復用單元801還用于將分解成泵浦光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM 模式轉(zhuǎn)換閑頻光。其中，第一復用解復用單元801的第二端口輸出泵浦光，第一復用解復用 單元801的第一端口輸出TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光至光環(huán)形器。本發(fā)明實施例的有益效果在于，使用旋光單元實現(xiàn)了光的TE模式和TM模式自動同步；泵浦光由包含PPLN光波導的環(huán)形腔激光器激射產(chǎn)生，能夠無需昂貴的外腔激光器提 供泵浦光，提供了系統(tǒng)的性能，具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。實施例三本發(fā)明實施例還提供一種光信號的傳輸裝置，以下結(jié)合附圖對本實施例進行詳細 說明。圖10所示為本發(fā)明實施例的光信號的傳輸裝置的示意圖，本實施例的光信號傳 輸裝置除了包括前述實施例二的各組成部分之外，還包括過濾單元805，偏正控制單元 806和光放大單元807，其中過濾單元805用于對反向解復用后分解出的信號光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模 式轉(zhuǎn)換閑頻光進行過濾，得到TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。在本實施例中，由于信號光在實際應用中并不能夠完全利用，致使分解出的TE模 式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中還殘留有少量信號光，所以，此處的過濾是將殘留 的少量信號光過濾掉，得到TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。在本實施例中，所述過濾單元805可以為過濾器。偏正控制單元806用于調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式輸出。在本實施例中，所述偏正控制單元806可以為偏正控制器。光放大單元807用于將所述的第二復用解復用單元分解出的泵浦光進行增益放 大。在本實施例中，所述光放大單元807可以為半導體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，S0A)。所述光放大單元807將所述的分解成泵浦光、TE模式信號光和 TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中的泵浦光進行增益放大。由于對泵浦光進行放大增益能夠抵消泵浦光 的消耗，從而保證有足量泵浦光進行傳輸。本發(fā)明實施例的有益效果在于，泵浦光由包含PPLN光波導的環(huán)形腔激光器激射 產(chǎn)生，而無需昂貴的外腔激光器提供泵浦光；偏正控制單元調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式 輸出；采用光放大單元對泵浦光進行增益放大，從而保證有足量泵浦光進行傳輸；具有系 統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。實施例四本發(fā)明實施例還提供一種光信號的傳輸裝置，以下結(jié)合附圖對本實施例進行詳細 說明。圖11所示為本發(fā)明實施例提供的光信號的傳輸裝置的示意圖。本實施例的光信 號傳輸裝置除了包括前述實施例二或?qū)嵤├母鹘M成部分之外，還包括波長選擇單元 808，用于選擇泵浦光的波長。圖12為本發(fā)明實施例提供的光信號的傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，如 圖12所示，1201為光環(huán)形器，信號光從所述光環(huán)形器輸入至第一復用解復用器1202。圖11 中的旋光單元803具體為法拉第旋光鏡1205，圖11中的濾波單元805具體為濾波器1209 ； 圖11中的第一復用解復用單元801為第一復用解復用器1202，第一復用解復用器1202的 第一端口為2-1，第一復用解復用器1202的第二端口為2-2，第一復用解復用器1202的第 三端口為2-3 ；圖11中的匹配單元802為PPLN光波導1203 ；圖11中的第二復用解復用單 元801為第一復用解復用器1204，第一復用解復用器1202的第一端口為2_1，第二復用解復用器1204的第二端口為2-2，第二復用解復用器1204的第三端口為2_3 ；圖11中的波長 選擇單元808為波長選擇器1206 ；圖11中的光放大單元807具體為半導體光放大器1207 ； 圖11中的偏正控制單元806具體為偏正控制器1208。在本實施例中，由第一復用解復用器1204，PPLN光波導1203，第二復用解復用器 1204，波長選擇器1206，半導體光放大器1207和偏正控制器1208共同組成環(huán)形腔激光器。 當所述環(huán)形腔激光器滿足激射產(chǎn)生泵浦光的諧振條件時，能夠激射產(chǎn)生泵浦光。圖13所示為第一復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一復用解復用器1202由一 個一對三光波分復用器13a和一個一對二的光波分復用器13b級聯(lián)構(gòu)成。圖14所示為第二復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述第二復用解復用器1204由一 個一對三光波分復用器14a和一個一對二的光波分復用器14b級聯(lián)構(gòu)成。圖15所示為本發(fā)明實施例提供的波長選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，波長 選擇器1206為單波長選擇器，它由第一可調(diào)光衰減器15a和第一可調(diào)濾波器15b組成，光 波在單波長選擇器中可以雙向傳輸。第一可調(diào)濾波器15b用以選擇需要的波長，例如，本實 施例中選擇輸出波長的光，第一可調(diào)衰減器15a用以適當調(diào)節(jié)選中波長對應激射光在環(huán)形 腔中的損耗進而控制激射泵浦光的光功率，可調(diào)光衰減器15a和可調(diào)濾波器15b的位置可 以互換。本發(fā)明實施例的有益效果在于，泵浦光由包含PPLN光波導的環(huán)形腔激光器激射 產(chǎn)生，而無需昂貴的外腔激光器提供泵浦光；偏正控制單元調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式 輸出；所述光放大單元泵浦光進行增益放大；通過使用單波長選擇器對泵浦光的波長進行 選擇；具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。實施例五本發(fā)明實施例還提供一種光信號的傳輸裝置，以下結(jié)合附圖對本實施例進行詳細 說明。本實施例的光信號的傳輸裝置與實施例四的組成基本相同，不同的是，在本實施 例中，圖11中的波長選擇單元808為雙波長選擇器1206。如圖16所示為本發(fā)明實施例提供的波長選擇器的結(jié)構(gòu)示意圖。兩組可調(diào)光衰減 器16a和可調(diào)濾波器16b串聯(lián)后再并聯(lián)，再與耦合器16c串聯(lián)組成多波長選擇器?？烧{(diào)衰 減器16a用以適當調(diào)節(jié)選中波長對應激射光在環(huán)形腔中的損耗進而控制激射泵浦光的光 功率，可調(diào)光衰減器16a和可調(diào)濾波器16b的位置可以互換。此外，由于采用了雙波長選擇器，第一復用解復用單元和第二復用解復用單元在 實現(xiàn)中有如下不同。圖17所示為第一復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一復用解復用器1202由一 個一對四的光波分復用器17a和兩個一對二的光波分復用器17b級聯(lián)構(gòu)成。第一復用解復 用器1202的第一端口為2-1，第一復用解復用器1202的第二端口為2_2，第一復用解復用 器1202的第三端口為2-3。圖18所示為第二復用解復用器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述第二復用解復用器1204由一 個一對四的光波分復用器18a和兩個一對二的光波分復用器18b級聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明實施例的有益效果在于，泵浦光由包含PPLN光波導的環(huán)形腔激光器激射 產(chǎn)生，而無需昂貴的外腔激光器提供泵浦光；偏正控制單元調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式輸出；所述光放大單元泵浦光進行增益放大；通過使用雙波長選擇器對泵浦光的波長進行 選擇；具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點。通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通 過硬件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā) 明實施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失 性存儲介質(zhì)(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè) 備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，附圖中的單元或流 程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的單元可以按照實施例描述進行分 布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上 述實施例的單元可以合并為一個單元，也可以進一步拆分成多個子單元。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上實施例，只是本發(fā)明優(yōu)選的具體實施方式
，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明實 施例的技術(shù)方案內(nèi)進行的通常變化、更改或者替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光信號的傳輸方法，其特征在于，所述方法包括將接收的信號光與激射產(chǎn)生的泵浦光進行正向復用生成正向復用光，對所述的正向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束；將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束分解成泵浦光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行反向復用生成反向復用光，對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束；將所述的TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束分解成泵浦光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括對分解出的TE模式 轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行過濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括調(diào)整泵浦光的偏振態(tài) 以TM模式輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括將所述的分解成泵浦 光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光中的泵浦光進行增益放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括選擇泵浦光的波長， 所述波長用于傳輸所述接收到的信號光。
6.一種光信號的傳輸裝置，其特征在于，包括第一復用解復用單元，用于將接收的信號光與激射產(chǎn)生的泵浦光進行正向復用生成正 向復用光；匹配單元，用于對所述的正向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和 TE模式信號光的正向光束；第二復用解復用單元，用于將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向 光束分解成泵浦光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；旋光單元，用于將所述TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，并將所述的TM模式轉(zhuǎn)換 閑頻光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；第二復用解復用單元，還用于將所述泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行 反向復用生成反向復用光；所述匹配單元，進一步用于對所述的反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn) 換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束；第一復用解復用單元，還用于將所述的包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光 的反向光束分解成泵浦光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括過濾單元，用于對分 解出的TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光進行過濾。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括偏正控制單元，用于 調(diào)整泵浦光的偏振態(tài)以TM模式輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括光放大單元，用于將 所述的第二復用解復用單元分解出的泵浦光進行增益放大。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括波長選擇單元，用于 選擇泵浦光的波長。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述的波長選擇單元包括單波長選擇 單元或雙波長選擇單元。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種光信號的傳輸方法及裝置。該方法包括將接收的信號光與激射產(chǎn)生的泵浦光正向復用生成正向復用光，對正向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式信號光的正向光束；將正向光束分解成泵浦光、TE模式信號光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將TE模式信號光轉(zhuǎn)換為TM模式信號光，將TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光轉(zhuǎn)換為TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光；將泵浦光、TM模式信號光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光反向復用生成反向復用光，對反向復用光進行準相位匹配，生成包含TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光的反向光束；將反向光束分解成泵浦光、TE模式轉(zhuǎn)換閑頻光和TM模式轉(zhuǎn)換閑頻光。本技術(shù)方案具有系統(tǒng)穩(wěn)定、光路構(gòu)造簡單的優(yōu)點。
文檔編號G02F1/35GK101989024SQ20091016135
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者周鈺杰, 孫軍強, 方圓圓 申請人:華中科技大學;華為技術(shù)有限公司